KR20000045600A - 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기지국의 프레임 오프셋 할당하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 현재 사용중인 프레임 오프셋과 채널카드 사용정보를 위한 테이블을 기록하고 유지하한 다음 상기 테이블을 검색하여 특정 카드에서 사용중인 프레임 오프셋에 대한 사용 개수가 주어진 임계치를 초과하는 지 판별하여, 상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치를 초과하면 다음으로 사용량이 적은 채널 카드를 검색하고, 상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치 이하의 값을 만족하면 사용하지 않은 채널을 할당함으로써, 특정 프레임 오프셋의 특정 채널 카드 집중 현상을 방지하여 호시도에 따른 각 채널의 프레임 오프셋을 고르게 할당하여 하드 핸드오프를 최소화할 수 있게 되는 것이다.

Description

기지국의 프레임 오프셋 할당 방법

본 발명은 이동통신 시스템의 기지국에 관한 것으로, 특히 CDMA(Code Division Multiple Access, 부호 분할 다원 접속) 이동통신 시스템은 GPS(Global Positioning System, 전지구 측위 시스템)에 동기되는 타이머를 기준으로 운용되며, 전송로에서는 4ms까지의 백홀 큐잉 지연(Back Haul Queuing Delay)이 허용되는데, 이러한 제약으로 인해 기지국 각 채널은 16개의 프레임 오프셋 중 하나를 할당받아 채널의 트래픽 데이터를 일정한 시간 간격(1.25ms)을 두어 전송하게 되는데, 이때 호시도에 따른 각 채널의 프레임 오프셋 할당 방법을 제시한다.

여기서 프레임 오프셋은, 기지국과 제어국 사이에 요구되는 E1 트렁크 숫자를 최소화하기 위한 방법으로 Staggered Framing이라는 기법이 사용되는데, 하나의 기지국에 동시에 많은 호가 발생하면 채널 앨리먼트에서 SVC(Signaling Virtual Channel, 신호 가상 채널)까지 전송되는 트래픽 프레임의 전송 시간의 지연을 만족할 수 없게 된다. 즉, 20ms 간격으로 동시에 발생되면, BIU(Base station Interface Unit, 기지국 인터페이스 단위)의 Queuing Delay에 의한 Back Haul Delay가 시스템에 악영향을 미치게 된다. 이와 같은 영향을 감소시키기 위하여 사용하는 것이 프레임 오프셋이다. 이것은 16개의 사용 가능한 프레임 오프셋을 기지국 내에서 진행중인 호에 균등하게 분배함으로써 효과를 얻을 수 있다.

일반적으로 이동통신 시스템은, 사람, 자동차, 선박, 열차, 항공기 등 이동체를 대상으로 하는 통신 시스템으로, 이에는 이동전화(휴대전화, 차량전화), 항만전화, 항공기전화, 이동공중전화(열차, 유람선, 고속버스 등에 설치), 무선호출, 무선전화, 위성이동통신, 아마추어무선, 어업무선 등이 포함된다.

이러한 이동통신에는 아날로그 방식을 사용하는 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 시스템, 디지털 방식을 사용하는 CDMA 및 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할 다원 접속) 시스템, FDMA(Frequency Division Multiple Access, 주파수 분할 다원접속) 시스템 등이 있다.

CDMA 디지털 셀룰러 시스템내 기지국의 무선 접속을 위한 채널 할당에 있어서 CDMA 기술상 프레임 오프셋 할당은 반드시 필요하다. 상용중인 CDMA 이동통신 시스템에서도 채널에 따른 프레임 오프셋 할당은 처리되고 있다. 따라서, CDMA 기술을 응용하는 무선 서비스 분야에 본 발명은 활용 가능하다.

도1은 일반적인 이동통신 시스템의 개략 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, AMPS 시스템의 서비스와 CDMA 시스템의 서비스를 선택적으로 또는 동시에 지원하여 가입자가 이동통신망을 통해 통신을 할 수 있도록 하는 단말장치인 단말기(1)와; 상기 단말기(1)와 함께 무선구간에서 IS-95에 정의된 프로토콜을 이용하여 통신을 수행하는 기지국(2)과; 무선링크 및 유선링크를 제어하고, 가입자가 이동 중에도 통화의 지속성을 유지시키기 위한 핸드오프 기능을 수행하는 제어국(3)과; 가입자의 통화로를 구성하고 타통신망과의 접속을 수행하는 교환국(4)과; 가입자 정보가 들어가며, 상기 교환국(4)과 신호를 주고받는 홈위치 등록기(5) 등으로 이루어진다.

이러한 기지국(2)과 제어국(3) 및 교환국(4)을 통해 단말기(1)의 통화를 실현하게 된다.

이러한 일반적인 이동통신 시스템에서 종래의 프레임 오프셋 및 트래픽 채널 할당방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 단말기(1)에서 통화를 시도하면, 기지국(2)은 해당 주파수, 프레임 오프셋, 트래픽 채널, 왈시 코드, 파워 이득 등 기지국(2)이 가지고 있는 자원에서 해당 통화에 대한 효율적인 자원 할당을 한다. 이러한 자원 할당 후 기지국(2)은 해당 트래픽 채널을 활성화시키고, 단말기(1)에게 할당된 정보(프레임 오프셋, 왈시 코드)를 전송하고, 제어국(3)에게 할당된 자원 정보를 전송하여 단말기(1)와 기지국(2) 및 제어국(3)이 서로 통신을 할 수 있도록 한다. 이러한 자원을 할당함에 있어서 한정된 프레임 오프셋과 트래픽 채널을 효과적으로 사용하여야 한다.

기지국(2)은 트래픽 채널을 할당함에 있어서 순차적으로 할당하게 되는데, 기지국(2)이 섹터 기지국(2)으로 운용되는 경우, 알파 섹터 채널 카드 슬롯의 트래픽 채널을 할당하고, 그 다음 베타 섹터 채널 카드 슬롯의 트래픽 채널, 다음으로 감마 섹터 채널 카드 슬롯의 트래픽 채널, 그 다음 알파 섹터의 그 다음 채널 카드 슬롯의 트래픽 채널을 할당하여 각 섹터와 채널 카드 슬롯에 자원이 분배될 수 있도록 한다. 한 채널 카드 슬롯에 4 내지 16개의 트래픽 채널이 있는데, 기지국(2)은 첫 번째 트래픽 채널부터 순차적으로 할당한다.

한편, 기지국(2)은 프레임 오프셋을 순차적으로 할당하게 된다. 그래서 프레임 오프셋은 0 내지 15까지의 숫자의 범위 안에서 할당하고, 같은 숫자를 최대 6으로 설정하여 총 96개의 프레임 오프셋을 할당할 수 있다. 기지국(2)은 프레임 오프셋을 할당할 때 먼저 0 내지 15까지의 숫자를 순차적으로 할당한다. 프레임 오프셋 자원이 해제가 되면 기지국(2)은 다시 프레임 오프셋의 요구시 해제된 프레임 오프셋을 할당하고, 0 내지 15의 프레임 오프셋을 모두 할당하고 나면 기지국(2)은 그 다음에 다시 0 내지 15까지의 숫자를 할당한다. 이렇게 순차적으로 6개까지 할당할 수 있다. 프레임 오프셋의 역할은 각 프레임의 지연을 나타내는 정도를 말하는데, 1프레임 오프셋은 1.25ms의 지연을 나타낸다. 이러한 프레임 오프셋은 단말기(1)와 채널 카드 및 제어국(3)과의 프레임 전송의 지연을 서로 다르게 하여 프레임 데이터의 적절한 부하 분담과 서로간의 데이터 손실을 최소화하는 데 사용된다.

그러나 종래에 사용되는 프레임 오프셋 할당 방법은 프레임 오프셋 할당에 따른 효율성을 고려하지 않고 설계되어 있다. 즉, 이동통신 시스템에서는 단말기(1) 사용자의 기지국(2)간 이동으로 인한 사용자의 호 유지를 위해 핸드오프 처리를 수행해야 하는데, 핸드오프를 위한 채널의 새로운 할당은 프레임 오프셋의 새로운 할당을 의미하게 된다. 그래서 새로운 기지국(2)에서의 프레임 오프셋이 이전 기지국(2)에서 할당받은 프레임 오프셋과 동일하지 않으면, 하드 핸드오프를 통해서 다른 프레임 오프셋 값을 할당받게 된다.

이 경우 기지국의 제어에 가해지는 부하는 동일한 프레임 오프셋 값을 할당받는 소프트 핸드오프에 비해 너무 크게 됨으로써, 시스템의 전체적인 성능을 저하시키는 문제점이 있게 된다.

따라서 가능한 한 하드 핸드오프를 사전에 최소화할 수 있는 방법이 필요하고, 이는 호 시도 시 프레임 오프셋 할당 알고리즘에 좌우되는 것이다.

종래의 채널 할당에 다른 프레임 오프셋 할당 방법은 이러한 상황을 고려하지 않고 설계됨으로써 호 폭주 시 핸드오프로 인한 품질 저하와 시스템의 트래픽 용량을 저하시키는 문제점을 안고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템의 전송로에서는 4ms까지의 백홀 큐잉 지연이 허용되는데, 이러한 제약으로 인해 기지국 각 채널은 16개의 프레임 오프셋 중 하나를 할당받아 채널의 트래픽 데이터를 일정한 시간 간격을 두어 전송하게 되므로 이때의 호시도에 따른 각 채널의 프레임 오프셋을 할당하는 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법은,

현재 사용중인 프레임 오프셋과 채널카드 사용정보를 위한 테이블을 기록하고 유지하한 다음 상기 테이블을 검색하여 특정 카드에서 사용중인 프레임 오프셋에 대한 사용 개수가 주어진 임계치를 초과하는 지 판별하여, 상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치를 초과하면 다음으로 사용량이 적은 채널 카드를 검색하고, 상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치 이하의 값을 만족하면 사용하지 않은 채널을 할당하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도1은 일반적인 이동통신 시스템의 개략 구성도이고,

도2 내지 도5는 본 발명의 일실시예에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법의 프레임 오프셋 관리표이며,

도6은 트래픽 강도에 따른 본 발명과 종래 방법의 채널카드 분산을 보인 그래프이고,

도7은 트래픽 강도에 따른 본 발명과 종래의 채널카드에 할당된 호 중 프레임 오프셋에 해당하는 호수의 그래프이며,

도8은 본 발명에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법을 보인 흐름도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 단말기 2 : 기지국

3 : 제어국 4 : 교환국

5 : 홈위치 등록기

이하, 상기와 같은 본 발명 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 종래의 방법은 특정 채널 카드에 트래픽이 집중될 수 있으며, 한 채널 카드에 동일한 프레임 오프셋을 갖는 호가 집중될 수 있다는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 발명은 프레임 오프셋 관리 테이블과 채널카드 관리 테이블을 둠으로써 점유율이 제일 낮은 채널 카드와 가장 적게 할당된 프레임 오프셋을 할당함으로써 하드 핸드오프 발생을 최대한 방지한다.

단말기(1)로부터 수신되는 호 요구 메시지에 대한 채널 할당은 상기한 바와 같이 효율적으로 할당되어야 하며 탑재된 채널 카드의 수와 채널 카드 내 채널 수에 따라 트래픽 채널 할당 방법은 다양하게 제시될 수 있다.

도2 내지 도5는 본 발명의 일실시예에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법의 프레임 오프셋 관리표이다.

여기서 도2의 프레임 오프셋 관리 테이블에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법을 알고리즘A라고 칭하고, 도3의 프레임 오프셋 관리 테이블에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법을 알고리즘B라고 칭하며, 도4의 프레임 오프셋 관리 테이블에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법을 알고리즘C라고 칭하자. 도5는 도4의 알고리즘C를 일반화시킨 프레임 오프셋 관리 테이블이다.

그래서 도2의 알고리즘A는 n개의 프레임 오프셋에 관한 정보를 필요로 한다. 도2와 같이 N개의 프레임 오프셋 각각에 대해 현재 사용중인 개수 f[j](단, j=0,...,N-1)를 기록하고 유지하면서 호 요구가 들어왔을 때 호가 가장 적게 할당된 프레임 오프셋을 찾는다. 그래서 도2에서 프레임 오프셋 번호 '2'에 할당 개수 f[j]가 '2'가 할당된 것이 가장 적게 할당된 것이므로 프레임 오프셋 번호 '2'를 선택하게 된다. 그리고 바로 이전의 호가 할당된 채널 카드 ID의 다음 ID로부터 트래픽이 점유되지 아니한 채널 카드 ID와 채널 ID를 찾아 순차적으로 할당한다.

이러한 알고리즘A는 가장 적게 트래픽이 할당된 프레임 오프셋을 찾으므로 프레임 오프셋 별로 골고루 호가 분배되게 하여 프레임 오프셋의 사용과 효율 면에서 뛰어나다고 할 수 있으며, 또한 그 구현이 간단하고 메모리 사용이 적다는 이점이 있다.

그러나 알고리즘A는 특정 채널 카드에 트래픽이 집중될 수 있으며, 한 채널 카드에 동일한 프레임 오프셋을 갖는 호가 집중될 수 있다는 문제점이 존재할 수 있다.

이것을 보완한 것이 도3의 알고리즘B로써, 도3a의 프레임 오프셋 관리 테이블에다 추가적으로 도3b의 현재 사용중인 채널카드 사용정보를 위한 테이블을 기록하고 유지한다. 그러면 채널카드 사용정보를 통해 현재 점유율이 제일 낮은 채널 카드를 확보하게 되고, 최소치가 중복될 경우는 최초의 값을 선택하도록 한다.

그러면 도2의 알고리즘A에서 문제점으로 지적된 특정 채널 카드에 대한 사용 집중 현상을 방지할 수 있게 된다.

그러나 알고리즘B의 경우에도 특정 프레임 오프셋의 특정 채널 카드 집중 현상을 발생할 수도 있다. 이것을 방지하기 위해서는 특정 카드 내 사용중인 프레임 오프셋의 정보를 필요로 하게 된다.

한편, 도4의 알고리즘C는 알고리즘B에서 검색된 자료를 통해 특정 카드에서 사용중인 프레임 오프셋에 대한 사용 개수가 주어진 임계치를 초과하면 다음으로 사용량이 적은 채널 카드를 검색한다. 그래서 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치 이하의 값을 만족하면 사용하지 않은 채널을 할당하게 된다.

예를 들어, 도4에서와 같이, 3개의 채널 카드와 3개의 프레임 오프셋 하에서 트래픽 분포를 가정할 때, 새로운 호 설정이 요구될 경우 트래픽의 할당 알고리즘에 따른 채널 할당을 알아보기로 하자.

도4에서 채널 카드 '2', 프레임 오프셋 '2'('2'라고 표시된 부분)가 바로 이전 트래픽이 할당된 채널 카드와 프레임 오프셋 ID라 가정하자. 도4의 경우에 알고리즘A에 의해서는 프레임 오프셋 '1'과 채널 카드 '0'을 선택하게 되고, 알고리즘B에 의해서는 채널 카드 정보를 통해 프레임 오프셋 '1'과 채널 카드 '1'번을 선택하게 된다. 그리고 알고리즘C에 의해서는 그 값이 최소가 되는 채널 카드 '1'번과 프레임 오프셋 '2'번을 선택하게 된다.

이것을 일반적인 테이블로 나타내면 도5와 같이 되고, 해당 용어에 대한 정의는 다음과 같다.

f_i,j: 채널 카드 i에 할당된 호 중 프레임 오프셋 j에 해당하는 호수

(i=0,...,M-1, j=0,...,N-1)

f[j] : 사용중인 j 프레임 오프셋의 수 (j=0,...,M-1)

c[i] : 채널 카드 j에서 사용중인 채널 수 (i=0,...,N-1)

도6은 트래픽 강도에 따른 본 발명과 종래 방법의 채널카드 분산을 보인 그래프이고, 도7은 트래픽 강도에 따른 본 발명과 종래의 채널카드에 할당된 호 중 프레임 오프셋에 해당하는 호수의 그래프이다.

이는 알고리즘A, 알고리즘B, 알고리즘C를 통해 프레임 오프셋과 채널 카드사용의 산포도를 측정한 것이다. 산포도의 척도인 분산을 통해 주어진 자원의 고른 분배를 탐색함으로써 주어진 자원의 효율성을 기할 수 있다. 즉, 자원의 고른 할당과 운용이 하드 핸드오프 현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도6과 도7은 사용중인 채널 카드와 프레임 오프셋에 대한 분산을 측정한 것으로, 분산이 적을수록 효율적인 알고리즘이 성립된다. 따라서 알고리즘B와 알고리즘C가 매우 효율적인 프레임 오프셋 할당 방법임을 알 수 있다.

도8은 본 발명에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법을 보인 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 현재 사용중인 프레임 오프셋과 채널카드 사용정보를 위한 테이블을 기록하고 유지하는 제1 단계(ST1 ~ ST6)와; 상기 테이블을 검색하여 특정 카드에서 사용중인 프레임 오프셋에 대한 사용 개수가 주어진 임계치를 초과하는 지 판별하는 제2 단계(ST7)와; 상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치를 초과하면, 다음으로 사용량이 적은 채널 카드를 검색하고 제2 단계로 리턴하는 제3 단계(ST8)와; 상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치 이하의 값을 만족하면, 사용하지 않은 채널을 할당하는 제4 단계(ST9)를 수행한다.

그래서 N을 프레임 오프셋 수라고 설정하고, 'i = 0', 'Min = 1000'을 설정한다(ST1). 그리고 'i 〈 N', 'Min 〈 f[i]'일 동안 'xi 〈- i', 'i 〈- i+1'을 수행하여 프레임 오프셋과 채널카드 사용정보를 위한 테이블에 프레임 오프셋의 할당된 개수를 기록한다(ST2)(ST3).

또한 N을 채널카드 수라고 설정하고, 'j = 0', 'Min = 1000'을 설정한다(ST4). 그리고 'j 〈 N', 'Min 〈 c[i]'일 동안 'xj 〈- j', 'j 〈- j+1'을 수행하여 프레임 오프셋과 채널카드 사용정보를 위한 테이블에 채널카드의 할당된 개수를 기록한다(ST5)(ST6).

그리고 'f_xi,xj〈 임계치' 여부를 판단하여 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치를 초과하면, 다음으로 사용량이 적은 f_xi,xj를 검색하고 다시 임계치의 초과여부를 판단한다(ST8).

그래서 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치 이하의 값을 만족하면, 사용하지 않은 채널을 할당하게 된다(ST9).

이처럼 본 발명은 호시도에 따른 각 채널의 프레임 오프셋을 고르게 할당하여 하드 핸드오프 현상을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법은 특정 프레임 오프셋의 특정 채널 카드 집중 현상을 방지하여 호시도에 따른 각 채널의 프레임 오프셋을 고르게 할당함으로써, 하드 핸드오프를 최소화할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법에 있어서,

   현재 사용중인 프레임 오프셋과 채널카드 사용정보를 위한 테이블을 기록하고 유지하는 제1 단계와;

   상기 테이블을 검색하여 특정 카드에서 사용중인 프레임 오프셋에 대한 사용 개수가 주어진 임계치를 초과하는 지 판별하는 제2 단계와;

   상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치를 초과하면, 다음으로 사용량이 적은 채널 카드를 검색하고 제2 단계로 리턴하는 제3 단계와;

   상기 사용중인 프레임 오프셋의 개수가 임계치 이하의 값을 만족하면, 사용하지 않은 채널을 할당하는 제4 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법.
2. 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법에 있어서,

   현재 사용중인 프레임 오프셋의 할당수를 프레임 오프셋 관리 테이블에 기록하고 유지하는 제1 단계와;

   현재 사용중인 채널카드의 할당수를 채널카드 관리 테이블에 기록하고 유지하는 제2 단계와;

   상기 프레임 오프셋 관리 테이블과 상기 채널카드 관리 테이블을 이용하여 점유율이 제일 낮은 채널 카드를 확보하여 채널을 할당하는 제3 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제3 단계는,

   상기 점유율이 제일 낮은 채널 카드가 중복될 경우에는 최초에 선택된 상기 점유율이 제일 낮은 채널 카드를 선택하는 것을 특징으로 하는 기지국의 프레임 오프셋 할당 방법.